本發明專利技術涉及一種MRI梯度線圈渦流的測量裝置和方法，其特征在于：包括現場可編程門陣列單元、顯示單元、DAC模塊、ADC模塊、梯度放大器和超導線圈。應用模擬的磁傳感器對磁場信號進行檢測，檢測信號經模擬放大處理后傳輸給ADC轉換器進行模數轉換，用數字的方式進行數值積分和渦流計算，該裝置克服了傳統渦流測量裝置對精密積分電路的依賴和測量結果不準確的問題，同時有利于渦流的計算及渦流算法的改進。該測量裝置結構簡單，方法適用，結果準確，應用該裝置大大簡化了渦流測量的難度，提供了一種簡潔的途徑。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種MRI
中的梯度線圈渦流測量技術，具體地說是一種MRI梯度線圈渦流測量裝置及方法。
技術介紹
MRI也就是磁共振成像,英文全稱是Magnetic Resonance Imaging。在這項技術誕生之初曾被稱為核磁共振成像。梯度線圈是MRI系統的核心部件之一，目前在國際上只有少數幾家公司掌握其核心技術。梯度線圈的主要作用是將電能轉化為磁能，提供磁共振系統的編碼磁場。線圈中通過電流會產生磁場，在一定的范圍內，磁場強度和所通過的電流強度成正比，理想情況下電場全部轉化為磁場，但在實際中由于渦流的存在，有一部分電 能轉化為熱能，不能達到理想的電磁轉換的條件，如果渦流較大，就說明該線圈的效率低，不適合應用。渦流是梯度線圈的重要指標之一，直接決定著線圈的性能，也關系著線圈研發的成敗，所以梯度線圈渦流的測量就顯得極為重要。MRI系統廠家均采用系統測試方法，該方法測試在磁共振系統中梯度線圈的響應，最終計算出渦流，此方法適合對少量的梯度線圈進行測量，同時需要一套完整的MRI系統，設備復雜，成本很高。而對于梯度線圈生產廠家，需要完成大量線圈的測試工作，不可能準備如此多的磁共振系統，采用系統的測試方法，而是采用一種更直接測量方法，即通過在線圈上加激勵信號，測量線圈的渦流效應，完成對線圈渦流的測量。線圈的渦流通常在10%以下，往往需要測量線圈腔體內2(Γ52點數據，甚至更多。要完成梯度線圈渦流快速而準確的測量，需要使用磁傳感器，感應磁場的變化，即微分結果，通過對結果的積分，恢復該磁場強度信號，由于磁場強度和所通過電流成正比，比較所加激勵和所得到的磁場強度信號，便可計算出線圈的渦流。該測試方法的難點是感應信號的處理和信號的恢復，由于感應信號很弱，同時容易引入其他的干擾，如果處理不當，積分的效果會非常明顯，導致測量結果嚴重失真。而在積分過程中，由于信號為幾百mS級信號，需要長時間的積分器，對傳統的積分方法也是一個挑戰，曾參閱了中國專利《自動補償交替式積分器及其控制方法》(專利號200610040030.0)，但該專利主要完成了長時間的信號積分，能完成對時間的精確測量，但積分結果的電壓測量可信度不高，難以完成對渦流的準確測量。
技術實現思路
針對現有技術中MRI梯度線圈渦流測量系統的復雜性和測量結果的準確性問題。其數字化處理過程是基于FPGA技術實現的，便于更新、測試和修改，同時其可重配置的設計理念可方便用于改變激勵信號或計算方法等其他方面的測量需求。該裝置可以通過更改傳感器位置實現用一個傳感器完成整個線圈的渦流測量，也可實現多個傳感器的快速測量。本專利技術要解決的技術問題是提供一種方便準確的MRI梯度線圈渦流測量裝置及方法。為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案是應用模擬的磁傳感器對磁場信號進行檢測，檢測信號經模擬放大處理后傳輸給ADC轉換器進行模數轉換，用數字的方式進行數值積分和渦流計算，該裝置克服了傳統渦流測量裝置對精密積分電路的依賴和測量結果不準確的問題，同時有利于渦流的計算及渦流算法的改進。一種MRI梯度線圈渦流測量裝置，包括現場可編程門陣列單元、顯示單元、DAC模塊、ADC模塊、梯度放大器和超導線圈，現場可編程門陣列單元內部具有激勵信號產生單元、數字信號輸出單元、通道控制單元、控制接口單元、ADC采樣接口單元、數據處理單元、DAC配置單元和顯示接口單元，數字信號輸出單元通過激勵信號產生單元連接控制接口單元，控制接口單元通過通道控制單元連接DAC模塊和ADC模塊，ADC采樣接口單元、數據處理單元、DAC配置單元和顯示接口單元依次連接，ADC采樣接口單元、數據處理單元、DAC配置單元和顯示接口單元分別與控制接口單元連接；控制接口單元與計算機連接，顯示接口單元與顯示單元連接，DAC配置單元與DAC模塊連接，ADC采樣接口單元與ADC模塊連接，ADC 模塊連接超導線圈的一端，超導線圈的另一端通過梯度放大器連接DAC模塊。所述現場可編程門陣列單元內部的數據處理單元可完成對測試數據的數字積分和對渦流參數的計算。所述現場可編程門陣列單元內部的通道控制單元可完激勵信號的通道控制和接收通道的選擇。所述現場可編程門陣列單元內部的激勵信號產生單元和數據處理單元均可重配置，滿足不同的測量需求。所述數字信號輸出單元包括任意波形產生單元。一種MRI梯度線圈渦流測量方法，包括以下步驟開始，對MRI梯度線圈測量裝置進行初始化操作；通過計算機發送激勵信號的參數設置指令給激勵信號產生單元，為數字信號輸出單元的任意波形產生單元提供數據參數；由MRI梯度渦流測量裝置中的接口配置單元配置DAC模塊；由接口控制單元對計算機輸入的數據進行譯碼；判斷輸入數據的波形、上升/下降時間、持續時間、重復周期等；如果上述數據為信號波形參數，則將該參數存入激勵信號產生單元對應存儲器中；當有控制信號時，將波形數據調入數字信號輸出單元；由通道控制單元完成激勵輸出通道控制和采樣輸入通道切換或傳感器測試點的布局;當有同步信號時，由DAC配置單元將輸出信號數據至DAC模塊，由DAC模塊輸出信號波形，同時開始啟動ADC模塊進行數據采集；數據采集完成時由數據處理單元完成數據積分和渦流計算；將計算結果和原始數據存入測量結果輸出單元；控制接口單元完成數據向計算機的上傳，實現一個點的一次渦流測量；重復上述過程，完成所有點的測量；顯示單元完成測量結果的顯示。本專利技術具有以下有益效果及優點I.本專利技術的一種MRI梯度線圈渦流測量裝置及方法使用方便。本專利技術大大簡化了渦流測量的難度和技術要求，只要經過簡單操作便可完成MRI梯度線圈渦流參數測試。2.本專利技術的一種MRI梯度線圈渦流測量裝置及方法可以靈活應用。本專利技術采用FPGA (Field Programmable Gate Array)技術實現,完全可以根據用戶需求靈活升級,可通過更改軟件完成對不同的大型線圈的渦流測量。采用FPGA技術實現的激勵脈沖波形和數字信號處理方法均可靈活調節。3.本專利技術應用現場可編程門陣列器件完成線圈激勵信號的數字化技術，是通過硬件描述語言編程配置內部AWG (任意波型發生器)和DAC的功能來實現的，從而實現了真正意義上的硬件平臺的軟件化設計，并且該方案的正確性和實用性在MRI梯度線圈渦流測量過程中得到了驗證。 4.本專利技術應用FPGA技術完成激勵信號的產生和數據轉換過程控制，便于時序的控制和測量過程的優化。5.本專利技術的一種MRI梯度線圈渦流測量裝置及方法的使用數字的積分方法替代模擬積分方法，避免了由于電子器件參數漂移等原因引起的積分信號的各種誤差，便于渦流的計算和算法的優化，同時可以方便地實現多次的測量結果平均等操作，保證測量的精確性。6.本專利技術的一種MRI梯度線圈渦流測量裝置及方法應用廣泛。本專利技術提供的裝置及方法不僅可以應用于其它線圈或電磁感應部件的渦流測量，同時還可以通過積分過程完成時間測量，如托卡馬克裝置的放電時間測量等。7.通過對測量裝置傳感器的合理布局和結構優化，以及控制和測量方法的優化，理論上可自動完成線圈中無數個點渦流參數的自動測量。附圖說明圖I為本專利技術的裝置的結構框圖。圖2為本專利技術的裝置中FPGA中數字化單元結構框圖。圖3為本專利技術的裝置渦流計算方法示意圖。圖4為本專利技術的一種MRI梯度線圈渦流本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種MRI梯度線圈渦流測量裝置，其特征在于：包括現場可編程門陣列單元、顯示單元、DAC模塊、ADC模塊、梯度放大器和超導線圈，現場可編程門陣列單元內部具有：激勵信號產生單元、數字信號輸出單元、通道控制單元、控制接口單元、ADC采樣接口單元、數據處理單元、DAC配置單元和顯示接口單元，數字信號輸出單元通過激勵信號產生單元連接控制接口單元，控制接口單元通過通道控制單元連接DAC模塊和ADC模塊，ADC采樣接口單元、數據處理單元、DAC配置單元和顯示接口單元依次連接，ADC采樣接口單元、數據處理單元、DAC配置單元和顯示接口單元分別與控制接口單元連接；控制接口單元與計算機連接，顯示接口單元與顯示單元連接，DAC配置單元與DAC模塊連接，ADC采樣接口單元與ADC模塊連接，ADC模塊連接超導線圈的一端，超導線圈的另一端通過梯度放大器連接DAC模塊。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王鵬，
申請(專利權)人：豐盛科技集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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